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现代汽车驱动控制系统的新技术盘点

2016-10-24肖九梅

办公自动化 2016年10期
关键词:驱动轮四轮驱动差速器

肖九梅

现代汽车驱动控制系统的新技术盘点

肖九梅

如今汽车底盘控制技术正向电子化、信息化、网络化、集成化方向发展,现代汽车越来越多的新技术被应用于驱动控制系统中。这些新的底盘驱动控制技术在汽车的安全性、动力性、操作稳定性等方面起着重要的作用。它包括四轮驱动系统(4WD)、加速防滑控制系统、限滑差速器及锁定系统、动态稳定辅助控制系统和动态稳定牵引控制等等。现代汽车驱动控制系统新技术的研发,都会带动汽车底盘控制技术向更高层次的发展。

一、四轮驱动系统

所谓4轮驱动系统,又称全轮驱动系统,是指汽车前后轮都有动力。可按行驶路面状态不同而将发动机输出扭矩按不同比例分布在前后所有的轮子上,以提高汽车的行驶能力。一般用4×4或4WD来表示,如果一辆车上标有上述字样,那就表示该车辆拥有4轮驱动的功能。

一般的越野车,变速器后面装有手动分力器,前后车轴各装一个称为驱动桥的部件。变速器输出的扭矩通过分力器和传动轴,分别传递到前后车轴上的驱动桥,再通过驱动桥将扭矩传递到轮子上。而在轿车上,由于轿车的车架结构与越野车的车架结构有所不同,作用目的也有差异,所以轿车上的四轮驱动装置是常啮合式,增加了粘性偶合器,省去了手动分力器,自动将扭矩按需分配给前后轮子。现代轿车的马力都比较大,加速时重心后移,造成前轴轻飘。这对于前轮驱动的轿车来讲,即使在良好的路面上车也会打滑,四轮驱动可以防止这种现象发生。所以,轿车应用四轮驱动,主要作用是提高车辆的加速性能。

目前四轮驱动的车辆,发动机以前置或者中置为主。前置发动机的车辆重量分配到前后轴上大致相同,两轴的驱动力矩大约是45∶55到40∶60,中置发动机的车辆,全车重量在前后轴上的分布大约是40∶60,两轴的驱动力矩大约是35∶65到30∶70。这两类车辆前后轴之间有差速器和粘性耦合器,哪一个轴的轮子打滑,可以通过耦合器的粘性液体把它的部分驱动扭矩传送到不打滑的车轮上。美国克莱斯勒汽车公司在一些前轮驱动车辆上安装四轮驱动装置,将发动机输出扭矩通过传动装置传到前桥左半轴的延长杆上,并通过中间装有硅酮粘液耦合器的传动轴传递到后驱动桥上,再经分置的半轴来驱动后轮。

在正常路面上,四轮驱动装置将发动机输出扭矩的92%分配到前轮,8%分配到后轮;在滑溜的路面上,将至少40%的扭矩分配给后轮;当前轮开始打滑时,前、后轮的转速差异会使耦合器中的粘液立即变稠并锁住耦合器,从而使传动轴只将扭矩传递至后轮,待前、后轮的转速差异消失就自动回复原有驱动形式。现在的车辆四轮驱动装置已经引进了电子计算机控制系统,随时根据路面状态的反馈信息分配前后轮子的动力。

四轮驱动4WD系统是将发动机的驱动力从2WD系统的二轮传动变为四轮传动,而4WD系统之所以列入主动安全系统,主要是4WD系统有比2WD更优异的发动机驱动力应用效率,达到更好的轮胎牵引力与转向力的有效发挥,因此就安全性来说,4WD系统对轮胎牵引力与转向力的更佳应用,造成好的行车稳定性以及循迹性,除此之外4WD系统更有2WD所没有的越野性。四轮驱动系统分为两个大类别∶主动与被动。但目的不外乎只有一个,就是把动力从空转打滑的轮子移走,然后再重新分配到抓地力较大的轮子上,就好比车轮打滑,我们要用石块木板等东西塞在打滑的轮子下面一样,道理很简单。当两轮(前轮或者后轮)驱动的车辆发生轮胎空转打滑的时候,补救措施只有一个,就是减小引擎的驱动力,而驾驶者只有通过收油才能达到这个目的,或者行车电脑控制油门的收小。而四轮驱动的车辆就不同了,你可以任凭自己的喜好加油,动力会通过电子系统自动分配到各个车轮上,能更加有效的防止车轮打滑的情况发生。被动式的四轮驱动系统,采用的是机械式的分动装置,例如齿轮式的扭力感应差速器在车轮发生空转以后才介入的。而主动式的四轮驱动系统,是通过由电脑控制的多碟式离合器来介入的,例如大众的4Motion,电脑会不断收集轮胎的转速与油门的大小等数据,在轮胎发生空转以前就把扭力分配好。

4WD目前大致可分短时及全时四轮传动系统,短时四轮传动系统可依驾驶者的需求,选择二轮传动或四轮传动,这种传动系统是属于比较传统的4WD系统,从越野性的观点来看,这种传动系统当选择四轮驱动模式时前后轮系直接连结,可确保前后轮的驱动力输出,因此此种系统系属于适合越野的4WD系统。另一种为全时4WD系统,此种系统不需驾驶人操作,车辆总是处于四轮驱动系统,此种系统可经由前后驱动力的分配,可达到更完美的驱动力及转向力的最佳化配置,属于高性能传动系统,除了配置于一般的越野吉普车外,常用于一些高性能的轿跑车上。

作为梅赛德斯-奔驰旗舰车型4MATIC系列中的两款V8车型,其功率和扭矩分别为285kW/388马力和530N?m,这为S5004MATIC提供了一流性能。新款S500 4MATIC与后轮驱动S500具有同样迅速的加速性能∶0~100km/h的时间仅为5.4秒。由于四轮驱动系统具有最优化的重量和摩擦特性,所以额外的油耗也相当低∶后轮驱动S500的油耗为11.7~11.9升/100km,S500 4MATIC的油耗为12.1~12.3升/100km(NEDC综合油耗),仅仅0.4升的额外油耗清晰的显示了新款四轮驱动系统所具有的出色的燃油经济性。

时至今日,梅赛德斯-奔驰拥有包括了七个车型系列共48款四轮驱动车型可供选择,如此丰富的四轮驱动车型带来了非凡的多样性∶从C级和E级开始,并包括新款S级和R级大型运动旅行车。4MATIC系统运用了紧凑、轻量和摩擦最优化的设计。与其他系统相比,4MATIC系统在重量、油耗、舒适性和被动安全方面具有明显优势。尤其是在重量方面,由于应用四轮驱动技术而增加的额外重量相当的低,仅仅为66或70公斤(视发动机类型而定)。

二、限滑差速器及锁定系统

汽车发动机的动力经离合器、变速器、传动轴,最后传送到驱动桥再左右分配给半轴驱动车轮,在这条动力传送途径上,驱动桥是最后一个总成,它的主要部件是减速器和差速器。减速器的作用就是减速增矩,这个功能完全靠齿轮与齿轮之间的啮合完成。汽车差速器是驱动轿的主件,它的作用就是在向两边半轴传递动力的同时,允许两边半轴以不同的转速旋转,满足两边车轮尽可能以纯滚动的形式作不等距行驶,减少轮胎与地面的摩擦。

限滑差速器LSD为循迹控制的一环可以确保驱动轮的动力输出,常用于后轮驱动车的后轴差速器上,四轮驱动车的中央差速器及后轴差速器上,LSD的目的乃在于改善传统差速当驱动轮由于驱动力输出太大或地面太湿滑,或单轮悬空所造成单边驱动轮打滑,而造成另一轮也同时失去驱动力,至使车辆无法脱困或循迹性不好的现象。LSD最常用的控制方式是一种叫VLSD-Viscous LSD黏性限滑差速器,其作法通常是在差速器中设有黏性藕合金属片,及装有一种遇热很容易膨涨且稳定的油类,当车辆发生驱动轮打滑且左右轮的转速相差大时,将使分别连结于左右驱动轮上的金属片亦产生转速差,此金属片的转速差将会使油产生高温膨涨,如此将会使两轮的转速差受到限制,而将部份原本传到打滑轮的驱动力转移到另一轮,使得原本失去驱动力的轮子重获动力,改善行驶的稳定性及越野性能,此种系统最常用于后轮驱动的高级豪华房车,以及越野四轮传动车。

传统的差速器主要是来吸收车辆转弯时内外轮的转速差,进而使车辆可以顺利转弯,但是一旦此种差速器碰到特殊的路况如恶路或泥巴地,很容易造成单轮悬空或轮胎打滑的现象,而此种单轮悬空或轮胎打滑会造成另外一轮失去动力,至使车辆无法前进脱困,此原因系差速器差速的原理造成打滑的那一轮转速很快,另一轮则会有几乎不旋转的现象,而DLS的装置可将差速器的齿轮锁定,使差速器两侧相互没有差速作用,也就是说当差速器使用了差速器锁定装置时,从引擎传到驱动轴的动力可以全部平均的传给两个驱动轮,而不会有差动的现象,常用于全时四轮驱动的中央差速器的锁定装置,如再配合前後差速器的锁定装置,或是限滑差速器就可以确保引擎的动力传到四个轮,以确保4WD车的越野性。车辆在转弯的时候,外测车轮要比内侧车轮转速高,差速器的出现,允许同一车轴上的两个车轮有不同的速度,也就是说,车子可以曲线行驶。但在越野时,如果有一个或几个轮子失去附着力,那么因为差速器的存在,扭力会先传递到没有附着力的车轮,结果是车轮空转,车子不动。差速器锁的功效自然是使差速器暂时失效,让扭力平均分配到各个车轮。此装置主要是使用于4WD四轮传动系统,其功能乃在辅助差速器先天的不足,确保驱动力的发挥。

为提高汽车在坏路上的通过能力,某些越野汽车及高级轿车上装置防滑差速器。防滑差速器的特点是,当一侧驱动轮在坏路上滑转时,能使大部分甚至全部转矩传给在良好路面上的驱动轮,以充分利用这一驱动轮的附着力来产生足够的驱动力,使汽车顺利起步或继续行驶。每辆汽车都要配备有差速器,普通差速器的作用∶一是一组减速齿轮,使从变速箱输出的高转速转化为正常车速;二是可使左右驱动轮速度不同,也就是在弯道时对里外车轮输出不同的转速以保持平衡。它的缺陷是在经过湿滑路面时就会因打滑失去牵引力。而如果给差速器增加限滑功能就能满足轿车在恶劣路面具有良好操控性的需求了,这就是限滑差速器(简称LSD)。全轮驱动轿车AWD系统的基本构成是具有3个差速器,它们分别控制着前轮、后轮、前后驱动轴扭矩分配。这3个差速器不只是人们常见的简单差速器,它们是LSD差速器,带有自锁功能,以保证在湿滑路面轮胎发生打滑时,驱动轮始终保持有充足的扭矩输出,从而在恶劣路况获得良好的操控。

常用于FULL-TIME 4WD全时四轮驱动的中央差速器的锁定装置,如再配合前后差速器的锁定装置,或是限滑差速器,就可以确保发动机的动力传到四个轮,以确保4WD车的越野性。伊顿机械锁式差速器(MLD)作为在限滑差速器(LSD)基础上的改进产品,可通过在一侧车轮打滑的情况下,触发机械锁合机构将车桥完全锁死,将发动机扭矩100%传递到有抓地力的有效车轮上,从而提供足够的牵引力帮助车辆驶出障碍。除此之外,机械锁式差速器还因为具备如下优点,无须驾驶员控制,完全自动锁止和解锁;结构简单,安装方便;无须使用含特殊添加剂的齿轮油,维护成本低;与ABS/ESP以及四驱系统完全兼容;仅在低速情况下工作,安全可靠。鉴于MLD的工作原理和特点,装配MLD的两驱车在某些情况下的表现甚至超过了装配普通差速器的四驱车(4WD)。这是因为一般的四驱系统仅仅能够将扭矩从后轮传递到前轮(或者前轮传递到后轮),而无法将扭矩在左右轮之间进行传递,当遇到车辆前后各有一侧车轮打滑的情况下,四驱系统就同样无法将发动机扭矩传递到有效车轮上。

三、加速防滑控制系统

加速防滑控制系统ASR,或加速稳定保持系统,顾名思义就是防止驱动轮加速打滑的控制系统,其目的就是要防止车辆尤其是大马力的车辆,在起步、再加速驱动轮打滑的现象,以维持车辆行驶方向的稳定性,保持好的操控性及最适当的驱动力,保证行车安全。

简单地讲,ASR相目当于一个或几个差速器锁的作用。它将发动机的驱动力以最佳方式配送到一个或几个轮子上,在光滑路面上ASR特别有优势。其原因与刹车时ABS会避免轮胎锁死的道理是相同的,主要是轮胎能产生的力量在同一负载是有一定的,一般轮胎除了要产生使车辆前进的驱动力外,也要产生使车辆转弯的转向力,或者是使车辆停止的煞车力,因此,不论是单纯产生驱动力、转向力、刹车力,或同时产生驱动力及转向力、煞车力及转向力,其轮胎产生的总合的力量在某一负载条件下是一定的,也就是说当前进急起动造成轮胎打滑时,而此打滑的现象系指轮胎所有的抓地力全部用在驱动力上,因此,此时能控制车辆转弯的转向力,由于力量全部被驱动力使用掉,因此将会失去使车辆转弯或保持车行方向的转向力,因而会造成车行方向不稳定的现象。

行驶在易滑的路面上,没有ASR的汽车加速时驱动轮容易打滑;如是后驱动的车辆容易甩尾,如是前驱动的车辆容易方向失控。有ASR时,汽车在加速时就不会有或能够减轻这种现象。在转弯时,如果发生驱动轮打滑会导致整个车辆向一侧偏移,当有ASR时就会使车辆沿着正确的路线转向。装有ASR的车上,从油门踏板到汽油机节气门(柴油机喷油泵操纵杆)之间的机械连接被电控油门装置所取替。当传感器将油门踏板的位置及轮速信号送至控制单元(CPU)时,控制单元就会产生控制电压信号,伺服电机依此信号重新调整节气门的位置(或者柴油机操纵杆的位置),然后将该位置信号反馈至控制单元,以便及时调整制动器。

ASR的应用大脚油门起步时,车辆重心立刻后移,此时前轮的压力减少,轮胎与地面的摩擦力随即减少,特别是大扭力的前驱车,此时容易产生前驱动轮打滑空转,不仅浪费时间,而且易产生车头指向的异常改变。在低附着系数路面及大功率发动机情况下,当突然松开加速踏板及加速时,驱动轮将发生拖滑趋势。打滑的车轮将失去传动精确性并带来失去安全性的危险,同时加剧轮胎的磨损。起步发生打滑的时候,ASR系统通过对比各车轮转速的不同,正确判断出此时前驱动轮打滑,马上减少节气门进气量,降低引擎转速,从而减少动力输出,对打滑的驱动轮进行制动,以便减少打滑并保持轮胎与地面抓地力的最合适的动力输出,这时候无论你怎么给油,在ASR介入下,会输出最适合的动力。ASR在沙地和冰雪路面时十分有效,在普通路面由于抓地力良好而很少用到。但这类安全系统强调的就是在极端条件下,防止车子发生哪怕轻微的不稳定现象。如果在低速转弯的时候碰上路面有冰雪,那么即使是车速很低,也很危险,容易造成甩尾、侧滑等失去控制的情况,ASR介入会避免或者大大减轻这种状况。另外,在冰雪等光滑路面起步的时候,起步非常困难,两侧轮胎都会打滑,ASR会介入对打滑轮进行制动和控制合适的动力输出,这种制动对车的整体影响是更快的加速,因为这种介入增加了动力输出的效果。轮胎打滑会造成车辆行驶方向的不稳定原因与制动时ABS会避免轮胎抱死的道理是相同的,主要是轮胎能产生的力量在同一负载是有一定的,一般轮胎除了要产生使车辆前进的驱动力外,也要产生使车辆转弯的转向力,或者是使车辆停止的制动力,因此不论是单纯产生驱动力、转向力、制动力,或同时产生驱动力及转向力、制动力及转向力,其轮胎产生的总合的力量在某一负载条件下是一定的,也就是说当前进急起动造成轮胎打滑时,而此打滑的现象系指轮胎所有的抓地力全部用在驱动力上,因此此时能控制车子转弯的转向力,由于力量全部被驱动力使用掉,因此将会失去使车辆转弯或保持车行方向的转向力,因而会造成车行方向不稳定的现象。

ASR与ABS的区别在于,ABS是防止车轮在制动时被抱死而产生侧滑,而ASR则是防止汽车在加速时因驱动轮打滑而产生的侧滑,ASR是在ABS的基础上的扩充,两者相辅相成。

四、动态稳定辅助和控制系统

动态稳定辅助系统(DSC)或称稳定循迹控制系统,是一种动力输出较大的发动机较需要的配备,动态稳定循迹控制是一套比较具有主动管理车辆动态平衡稳定系统的装置,系由DSA所发展而来的。其作用是抑制在车辆行驶或加速所产生的车轮打滑现象,来保持轮胎的抓地力适当分配,维持车辆的行驶稳定性。

电控辅助制动系统(EBA)通过驾驶员踩踏制动踏板时制动压力增长的速率来判断制动行为。如果确认制动压力是急速性增加,EBA就会启动,从而自动大幅度提高制动压力,其速度要比驾驶员用脚所产生的压力快得多,有助于缩短制动距离。

电子循迹支援系统是一组四轮控制的电子循迹辅助系统,当一或多轮出现偏滑现象时,此系统会发出指令限制打滑的现象,前后轮切换时机有所不同,以达最佳状况。动态稳定辅助系统是一种动力输出较大的引擎较需要的配备,其作用是抑制在车辆行驶或加速所产生的车轮打滑现象,来保持轮胎的抓地力适当分配,维持车辆的行使稳定性。为加速防滑控制或循迹控制系统的进一步延伸,能确保车子在转弯时仍能拥有最佳的循迹性,以确保行车的稳定性,DSC系统为了要使车子在转弯时仍有好的循迹性,配有更先进的侦测及控制配备,如有能侦测车轮转速外,还有侦测方向盘转动的幅度、车速、以及车子的侧向加速度,根据以上所侦测到的资讯,来判断车轮在转弯过程中是否打滑的危险,如果会有打滑的危险或已经打滑,则电脑马上会命令制动油压控制系统将打滑的车轮进行适当的制动作用,或着是以减少喷油量、延迟点火的方式来降低引擎力量的输出,达到了轮胎在各种行驶条件下防止打滑的现象,进而使车辆无论在起动加速、再加速、转弯等过程都能获得好的循迹性。

动态稳定控制系统是通过对特定车轮的制动压力进行控制同时精确地控制发动机的输出扭矩。确保车辆的动态稳定性,主动避免如不足转向、过度转向、甚至甩尾失控等危险状况,又可以安全地将车辆性能发挥到极致。DSC是在传统的汽车动力学控制系统ABS和TCS的基础上增加横向稳定控制性能,从而能够在各种工况下提高汽车的动力性能——全部、部分制动、滑移驱动、发动机反拖、换挡以及从换挡到反拖的瞬态过程,通过控制横向和纵向力的分布和幅度控制任何路况下汽车动力学运动模式。

动态稳定控制系统(DSC)是一种新型主动安全系统,它整合了较多的控制系统,包括防抱死制动系统(ABS)、自动稳定控制系统(ASC)、下坡控制(HDC)、拖车稳定控制以及弯道制动控制(CBC),DSC系统是在包含以上系统基础上,增加了车辆转向行驶时横摆率传感器,侧加速传感器和转向盘转角传感器,通过这些传感器发出的信号监测车辆的状态和驾驶员的需求。当驾驶者在弯道中稍微施加制动时,CBC用来防止汽车出现转向过度;当路面状况改变使车辆行驶偏离驾驶员的预定方向或制动车轮打滑时,电控单元(ECU)发出控制前后、左右车轮驱动力和制动力的指令,以实时修正过度转向、不足转向或车轮打滑等不利于安全的倾向。DSC系统具有如下优点∶控制所有关键的侧向动力学运动状态获得最大安全性能;在驾驶员因为惊恐造成急转时,主动控制转向程度提高汽车的稳定性;提高汽车在各种工况下的稳定性和驱动性能;通过在物理参数限制范围之内提高操纵稳定性使得驾驶员能集中精力于交通状况∶同ABS、EBD、EBA和TCS相比提高了转向能力和稳定性。

新款BMW X3配有添加了多项功能的动态稳定控制系统。其结果是,BMW全新的DSC不仅确保了卓越的行车稳定性和牵引力,还优化了制动效果,当制动器温度过高时,可以通过相应增强制动压力对制动力的下降进行补偿。此外,在需要制动器做出快速响应并提供最大制动力的情况下,制动预备会通过预先建立相应的制动压力增强制动效果。而定期干燥制动功能则会在驾驶者开启风挡玻璃刮水器时自动启动,优化在潮湿路面上行驶时的制动效果,而动态制动控制(DBC)可在需要特别大的制动力时自动使制动力达到最大。最后但也同样重要的是,起步辅助功能可使在上坡路上起步更加容易。

五、动态稳定牵引控制

动态稳定牵引控制是一套比较具有主动管理车辆动态平衡稳定系统的装置,是由DSA所发展而来的。就是通过控制引擎转速来控制轮胎的牵引力,防止轮胎打滑,使行驶更加安全。

动态稳定控制系统(DSC)是一种新型主动安全系统,它整合了较多的控制系统,包括防抱制动系统(ABS)、电子制动力分配系统(EBD)、电控辅助制动系统(EBA)、牵引力控制系统(TCS)。DSC系统是在包含以上系统基础上,增加了车辆转向行驶时横摆率传感器,侧加速传感器和转向盘转角传感器,通过这些传感器发出的信号监测车辆的状态和驾驶员的需求。当路面状况改变使车辆行驶偏离驾驶员的预定方向或制动车轮打滑时,电控单元(ECU)发出控制前后、左右车轮驱动力和制动力的指令,以实时修正过度转向、不足转向或车轮打滑等不利于安全的倾向。DSC系统具有如下优点∶控制所有关键的侧向动力学运动状态获得最大安全性能;在驾驶员因为惊恐造成急转时,主动控制转向程度提高汽车的稳定性;提高汽车在各种工况下的稳定性和驱动性能;通过在物理参数限制范围之内提高操纵稳定性使得驾驶员能集中精力于交通状况∶同ABS、EBD、EBA和TCS相比提高了转向能力和稳定性。

一般在附着力较低的路面(湿滑的路面)见效。马力强劲的车或者赛车在起步时也有作用,使车子起步更加平稳。动态稳定控制系统(DSC)对车身姿态的修正,当车辆在高速转弯瞬间,在特定的条件下,有可能发生不足转向的情况,DSC系统会根据当时的车速、侧向加速度、车身的转角速率及转向盘转向角度等信息,针对转向内侧的后轮单独实施制动,并调整发动机的扭矩输出。这样车辆产生的附加扭矩使汽车偏离实际行驶方向按期望的方向、行驶,提高了车辆行驶的方向稳定性。让车身姿态维持在理想的转弯轨迹上,将不足转向情况修正到最低。当车辆在高速入弯瞬间,在特定的条件下,有可能发生转向不足的情况。DSC系统会根据当时的车速,侧向加速度,车身的转角速率及方向盘转向角度等信息。针对转向内侧的后轮单独实施制动,并调整发动机的扭矩输出,让车身姿态维持在理想的过转弯轨迹上,将转向不足情况修正到最低。TCS又称循迹控制系统。汽车在光滑路面制动时,车轮会打滑,甚至使方向失控。同样,汽车在起步或急加速时,驱动轮也有可能打滑,在冰雪等光滑路面上还会使方向失控而出危险。TCS就是针对此问题而设计的。

先进的传感器技术负责监视车轮转速、横向加速度和横摆率(沿纵轴旋转)。这些数据经过处理后可获得汽车在当前运动过程中的信息,并将这些数据与加速踏板和方向盘角度提供的汽车当前应如何运动的数据进行比较,如果这两个数据表不匹配,汽车的稳定性受到威胁,DSC就会启动并影响制动系统和发动机管理单元。此功能有助于防止危险(如侧滑)情况发生。动态稳定性控制系统(DSC)不仅能够优化起步或加速时的行驶稳定性,还可以改进牵引力的特性。此外,这个系统还能够识别不稳定的行驶条件,如转向不足或过度,有助于汽车保持安全的行驶方向。

在DTC(DSC动态稳定控制系统的一个子功能模块)模式下的稳定性控制性能也有所改善。在DTC模式启动后,能够延长DSC动态稳定控制系统对制动系统的干预响应极限,由主动转向系统提供的稳定性作用将使驾驶者始终保持对车辆的控制,即使在车辆自身的反作用更加强烈的情况下也是如此。BMW自主开发的DSC动态稳定控制系统正在越来越多地成为所有系列车型车辆电子部分的核心系统。最初,除了ABS制动功能之外,DSC动态稳定控制系统“仅仅”需要增强车辆在湿滑路面上的行驶安全性,例如在突发性操作过程中或当车辆转弯出现不稳定趋势时,DSC动态稳定控制系统通过对各个车轮单独施加制动而使车辆恢复稳定性。而现在的DSC动态稳定控制系统涵盖的安全性和舒适性功能范围已经广泛得多。例如,DSC动态稳定控制系统中集成了ASC自动稳定控制系统和牵引力控制系统,能够通过对出现滑转趋势的驱动轮进行选择制动来控制驱动轮的滑转状态,从而相应地对车辆起到稳定作用。而在冰雪路面、沙漠或砂砾路面上,驾驶者只需按下一个按钮就可以使车辆进入DTC模式,从而增强车辆在上述路面上的牵引力。同时,由于DSC动态稳定控制系统的干预响应极限稍微延长,车辆的牵引力和驱动力也随之增大,驾驶者能够享受到非同寻常的运动驾驶体验。DSC动态稳定控制系统的另一个功能是CBC弯道制动控制系统,能够在转弯轻微制动时通过非对称的制动力控制消除车辆转向过度趋势。

采用自动变速箱的车辆在停车时经常会出现所谓的“摇震”现象,而DSC动态稳定控制系统的柔和停车功能则能够消除这种现象∶系统在车辆完全停止前片刻内就能将制动力累积到恰当的水平,从而使整个停车过程柔和平稳,完全不会发生“摇震”。DSC动态稳定控制系统的另一项舒适性功能称为起步辅助功能∶在斜坡道路上,当驾驶者解除制动后,起步辅助功能仍能暂时使车辆保持原位,这样无论驾驶者选择前进档还是倒档,系统都能够使车辆舒适而平稳地起步,车辆既不会向后滑行,驾驶者也无需使用驻车制动器。

一汽马自达6轿车在国内中高档轿车中以配备技术水平较高见长,排量2.3L的马自达6轿车配备了动态稳定控制系统,使之在车辆的通过平顺性和操控的准确和稳定性方面达到了较高的水平。尤其是在连续转弯的道路上行驶时对车辆实施的精确控制方面,提高了车辆的主动安全性能。动态稳定控制系统(DSC)技术主要由马自达公司和宝马公司采用相类似的技术有保时捷公司的保时捷稳定管理系统PSM、奔驰公司和奥迪公司的电子稳定程序系统ESP和沃尔沃公司的动态稳定牵引控制系统DSTC等。名称虽不相同,但在设计目标、控制策略、追求的性能上大体是相同的。它是通过对特定车轮的制动压力进行控制同时精确地控制发动机的输出扭矩。确保车辆的动态稳定性,主动避免如不足转向、过度转向、甚至甩尾失控等危险状况,又可以安全地将车辆性能发挥到极致。DSC是在传统的汽车动力学控制系统ABS和TCS的基础上增加横向稳定控制性能,从而能够在各种工况下提高汽车的动力性能——全部、部分制动、滑移驱动、发动机反拖、换挡以及从换挡到反拖的瞬态过程,通过控制横向和纵向力的分布和幅度控制任何路况下汽车动力学运动模式。

动态稳定和牵引力控制系统(DSTC)将更高的驾驶乐趣和安全性融为一体。它采用一种新的侧倾角传感器,可在很早的阶段就识别出打滑的可能。这意味着防滑系统可以更早更准确地投入工作。预先稳定控制功能在涉及较大横向力的动态行驶中尤显宝贵,能够改进操纵性和快速规避动作;拖车稳定控制功能可减小在牵引拖车或宿营车时发生的甩摆动作。通过制动一个或多个车轮及减小扭矩使车辆保持稳定;发动机牵引力控制功能可防止在湿滑路面上进行发动机制动时车轮抱死;DSTC系统还具有一种运动设置模式,允许更激情地驾驶。通过禁用防滑系统可增加车辆的过度转向。沃尔沃的DSTC动态稳定和牵引力控制系统包含多项能够平稳加强安全性与驾驶乐趣的功能。通过比较驱动轮的转速,改变动力供给,DSTC能够始终保持牵引力。在该系统的核心有一个陀螺仪,可以感测汽车的行驶方向并将其与方向盘的运动和车轮的转动相比较。该系统能够探测出潜在的打滑危险,通过减小发动机功率输出或对一个或多个车轮施加制动来帮助抵消这种情况发生。甚至在湿滑路面上起步时DSTC也能发挥有效的作用。在某些积雪条件下,可使用控制台上的信息菜单关闭防滑控制功能,提供更好的牵引力。

六、结朿语

新技术的应用使汽车的速度越来越快,这就对汽车驱动控制系统提出了更高的要求。如今更多的新技术应用于驱动控制系统或者作为辅助系统出现,目的就是为了提高汽车的驱动效率、安全运行,并最大限度避免事故的发生。现代汽车电子化、智能化、多媒体化和网络化的应用,不仅提高了汽车的动力性、经济性、安全和环保性,改善了行驶的稳定性和舒适性,推动了汽车工业的发展,还为电子产品开拓了广阔的市场,从而推动了电子工业的发展。因此,大力发展汽车电子化、智能化、多媒体化和网络化,加快汽车电子化速度,是启动和振兴汽车工业的重要手段。也是中国汽车零部件企业的新的经济增长点。

To Make an Inventory of New Tech for the Modern Cars'Driving Control System

Xiao Jiumei

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